Procedee, tehnici si modele utilizate in simulare

[Vizitator]

Deschid acest topic, pentru toti iubitorii electronicii tuburilor vidate in primul rand si pentru cei care fiind interesati de sursele in comutatie, au o mare problema cu transformatoarele si alte dispozitive electromagnetice. Topicul se va adresa in aceeasi masura si hobby-istilor audiofili.
Pentru a nu exista neintelegeri pe parcursul discutiilor, in acest topic se vor aborda teme dupa cum urmeaza:
1 - Exemplificari de simulare a schemelor electronice cu tuburi si/sau cu tranzistori in orice domeniu al electronicii, inclusiv in electronica amplificatoarelor audio;
2 - Exemplificari de simulare a schemelor electrotehnice sau electronice continand transformatoare de orice tip sau alte dispozitive electromagnetice: relee; bobine cu miez magnetic (cu aplicatie la filtrarea tensiunilor sau alte aplicatii); amplificatoare magnetice; dispozitive electromagnetice specializate (electromagneti, frane electromagnetice, etc); electromotoare de orice tip; etc;
3 - Discutii pe baza modelelor matematice utilizate in simulare, in special pentru tuburile vidate si pentu transformatoare si alte dispozitive electromagnetice, acestea fiind in mare criza de modele indiferent de simulatorul utilizat;
4 - Discutiile vor avea loc indiferent de tipul de simulator utilizat, scop in care astept o larga colaborare din partea oricui stie sa utilizeze un simulator.

5 - Pe parcursul acestui topic, nu se vor face comentarii referitoare la schemele propriu-zise simulate. Acestea se vor face in cadrul sectiunilor consacrate. Nu se admit decat comentarii in legatura cu procesul efectiv de simulare, precum si calitatea acestuia.
Dau un raspuns aici utilizatorului @gabriele pentru urmatoarea solicitare facuta pe un alt topic:

 

Rog pe Dl ola_nicolas in limita timpului disponibil sa-mi simuleze aceasta schema in care ma intereseaza mai putin valoarea componentelor poate decide dumnealui care sunt valorile optimale dar sa pot obtine cei 100w la iesire pe o sarcina de 8 ohm folosind tuburile mentionate si tensiunile din schema ,multumesc anticipat .
Sper asfel sa ascundem "securea razboiului" din mintea unora si sa fim constructivi.
Mult suces!!!

Indiferent cat de neinteresat de valorile componentelor esti, timpul meu este limitat. Eu incerc in limita posibilitatilor, asa dupa cum de altfel cred ca se stie, sa fac loc mai multor hobby-uri - toate foarte pasionante pentru mine. Te rog deci sa definesti o schema cu valori precizate ale componentelor, iar eu voi incerca sa dau un raspuns afirmativ cererii tale. In acest scop, va trebui sa determin modelele analitice ale tuburilor din schema propusa de tine, deoarece pana in acest moment, nu am determinat astfel de modele decat pentru triodele si pentodele aflate in colectia mea. Daca, gasesti pe altcineva care are deja aceste modele si este dispus sa colaboreze, in sensul de a mi le transmite, timpul de reactie se va micsora pe masura. Daca nu, atunci va mai trece efectiv un timp, pana voi putea sa-ti onorez cererea. Din punctul de vedere al transformatorului de iesire, va trebui sa specifici toate caracteristicile electromagnetice pe care urmaresti sa le obtii. Acestea se vor concretiza intr-o diagrama B-H concret si complet desemnata printr-un numar de maximum 15 perechi B-H (inductie -intensitatea campului magnetic) fie ca ea va forma sau nu un ciclu de histerezis. Vei specifica de asemenea: aria suprafetei transversale a miezului; lungimea campului electromagnetic mediu al tolelor utilizate; lungimea (grosimea) intrefierului utilizat (daca este cazul) precum si natura materialului acestui intrefier; numarul de spire ale primarului; numarul de spire ale secundarului. Indiferent daca vrei sa utilizezi, sau nu un transformator cu straturi intercalate primar/secundar, imi vei comunica valoarea pe care mizezi a rezistentei ohmice a trafului, cat si inductanta activa (a primarului) pe care mizezi. Sper sa ai suficienta rabdare, iar colaborarea cred ca va fi pe masura.

[Vizitator]

Iata - demonstrativ - o sursa in comutatie autoblocata, mult utilizata in anii '50 la alimentarea cu inalta tensiune a aparaturii cu tuburi vidate. Atunci era construita cu tranzistori cu Ge. Aici este intr-o reeditare ieftina si eficienta, utilizand tranzistori cu Si 2N3055. Se remarca forma buna a semnalului la iesire, precum si randamentul foarte bun. Pentru utilizarea la alimentarea tuburilor vidate, se inlocuieste rezistenta de sarcina RS din schema cu o schema de redresare monoalternanta, sau in punte. In imaginea 1 se da schema de principiu. In imaginea 2 se dau parametrii de circuit si formele de unda ale schemei in comutatie din primarul transformatorului. In imaginea 3 se da forma de unda din secundar.

[Vizitator]

Vom trece in revista in cateva postari, modelele catorva tuburi electronice. Astazi vom analiza dubla trioda de inalta amplificare ECC83. In prima imagine, se ilustreaza comparativ simularea (statica) intr-unul din PSF-urile de catalog pentru modelul "ola_nicolas" si modelul propriu al MultiSim-ului. In imaginea a doua, se nominalizeaza parametrii modelului analitic al modelului subsemnatului si se prezinta si un tablou de caracteristici ale acestuia, comparativ cu cele ridicate punct cu punct dupa tabloul din foaia de date (curbele punctate). In imaginea a treia, este prezentat subcircuitul cu surse neliniare care inlocuieste in acest caz acele scripturi JAVA binecunoscute. Sunt perfect vizibile relatiile de programare ale celor doua surse neliniare. Condensatoarele, simuleaza capacitatile parazite cele mai importante, in ipoteza ca tubul poate fi utilizat la fel de bine si in domeniul RF. Se remarca capacitatile diferite grila-anod si anod-catod pentru cele doua sectiuni. Rezistentele de 42 Ω inseriate, simuleaza filamentele, in situatia cand intereseaza consumul total al unui montaj. In imagine sunt perfect vizibile cele doua relatii (identice) de programare a surselor virtuale neliniare programabile. Ca o observatie interesanta, suprapunerea aproape perfecta a primelor doua caracteristici, face posibila simularea montajelor cu alimentare de joasa tensiune - 6...12 V

[Vizitator]

Astazi analizam pentoda amplificatoare de putere EL34. In prima imagine, se ilustreaza simularea (statica) intr-unul din PSF-urile de catalog pentru modelul "ola_nicolas". In MultiSim nu exista un model echivalent pentru pentoda in cauza. In imaginea a doua, se nominalizeaza parametrii modelului analitic al modelului. In imaginea a treia, se prezinta tabloul de caracteristici ale modelului pentru tensiunea de ecran de 250 V, comparativ cu cele ridicate punct cu punct dupa tabloul din foaia de date (curbele punctate). In imaginea a patra, se prezinta tabloul de caracteristici ale modelului pentru tensiunea de ecran de 360 V, comparativ cu cele ridicate punct cu punct dupa tabloul din foaia de date (curbele punctate). In imaginea a cincea, este ilustrat modul de implementare al subcircuitului cu surse neliniare. Sunt perfect vizibile relatiile de programare ale celor doua surse neliniare. Condensatoarele, simuleaza capacitatile parazite cele mai importante, in ipoteza ca tubul poate fi utilizat la fel de bine si intr-un domeniu de banda larga. Subcircuitul separat, continand rezistenta de 4,2 Ω, simuleaza filamentul, pentru situatia cand intereseaza consumul total al unui montaj. In imagine sunt perfect vizibile cele doua relatii de programare a surselor virtuale neliniare programabile - sursa de sus este destinata circuitului anodic, iar cea de jos circuitului grilei ecran. Subcircuitul grilei subpresoare (grila 3) este reprezentat doar de conectorul 1, lasat liber. De aceea in aplicatii, circuitul se va lega la catod prin circuitul exterior, asa cum rezulta si din prima imagine.

[Vizitator]

Sa analizam de asta data trioda cu factor mare de amplificare, combinata in acelasi balon de sticla cu trei diode, EABC80. In prima imagine, se ilustreaza simularea (statica) intr-unul din PSF-urile de catalog, impreuna cu simularea redresarii unui curent de 1000 Hz cu dioda cu catod separat. Rezistenta de 10 k din circuit, simuleaza sarcina redresorului. In MultiSim nu exista un model pentru un tub echivalent. In imaginea a doua, se nominalizeaza parametrii modelului analitic al modelului triodei si se ilustreaza caracteristicile modelului, comparativ cu cele de catalog, trasate cu linie punctata. In imaginea a treia, se nominalizeaza parametrii modelului analitic al diodei I si se ilustreaza caracteristica modelului, comparativ cu cea din catalog, trasata cu linie punctata. In imaginea a patra, se nominalizeaza parametrii modelului analitic al diodelor II si III si se ilustreaza caracteristica modelului, comparativ cu cea din catalog, trasata cu linie punctata. In imaginea a cincea, este ilustrat modul de implementare al subcircuitului cu surse neliniare. Sunt perfect vizibile relatiile de programare ale celor patru surse neliniare. Condensatoarele, simuleaza capacitatile parazite cele mai importante, in ipoteza ca tubul poate fi utilizat la fel de bine si intr-un domeniu de banda larga, sau in IF. Subcircuitul separat, continand rezistenta de 14 Ω, simuleaza filamentul, pentru situatia cand intereseaza consumul total al unui montaj. Sursa neliniara programabila de sus, este destinata circuitului anodic al triodei, iar celelalte trei de jos, circuitelor anodice ale celor trei diode incorporate.

[Vizitator]

Sub rezerva existentei unor ecuatii Koren de forma diferita, fac urmatoarele precizari. Pe cel putin doua topicuri, la sectiunea Vintage au existat dispute legate de modelele analitice aplicabile pentodei finale EL34. De asemenea este posibil ca in schemele simulate, care utilizeaza acest tub, sa fi fost folosit cel putin unul dintre modelele considerate ca "originale" intocmite de Koren. In imaginile 1 si 2, sunt reprezentate diagramele caracteristicilor de catalog (retrasate punct cu punct cu linie punctata) suprapuse peste diagramele trasate in mod automat de catre programul de calcul, in baza relatiilor si a coeficientilor specificati in aceleasi imagini (cu linie plina) pentru doua tensiuni de grila ecran diferite - 250 si respectiv 360 V. Voi reveni curand si cu informatii similare despre un alt model original atribuit lui Koren. Atrag atentia, ca eu folosesc notatii si simboluri diferite de cele introduse de Norman Koren in ecuatiile sale. De aceea cei interesati sunt rugati sa echivaleze simbolic coeficientii utilizati. Se remarca in ambele cazuri discordante flagrante. Aceste discordante duc la evaluarea falsa cel putin a parametrilor de curent continuu pentru schemele simulate.

[Vizitator]

In cele doua imagini atasate acestei postari, sunt suprapuse in mod similar cu postarea anterioara, diagramele caracteristicilor anodice ale modelului Koren (1962) si diagramele de catalog corespunzatoare - cu linie punctata. Situatia este echivalenta cu cea descrisa la postarea anterioara. Intr-o postare viitoare (serie de postari) voi face aprecieri personale, asupra unor scheme utilizand pentoda finala EL34, in care foarte probabil s-a utilizat unul dintre modelele (presupuse originale) Koren. Voi face aceeasi analiza si pe baza modelului propriu descris mai sus.

viewtopic.php?p=1331012#p1331012

[Vizitator]

Anumite particularitati ale schemei de aici, fac ca pasii de timp (time steps) utilizati la simularea tranzitiei sa fie foarte mici si deci inadecvati in cazul simularii schemei in cauza pe MultiSim. Desi mi-am propus sa simulez schema, nu am reusit din cauza acestui amanunt si ca atare nu pot da o solutie de ansamblu. Fac de aceea doar un singur comentariu. Deoarece, dupa cum rezulta din imaginile foarte clare de aici, transformatorul de iesire ofera tubului EL34 o impedanta (Ra) de aproximativ 3600 ohm, rezulta ca la puterea maxima P (aproximativ 75 W, tinand cont si de randamentul trafului) vom avea un curent anodic de Ia=sqrt(P/Ra)=14,43 mA si nu de 36 mA, cat rezulta din schema simularii. De aici am presupus ca autorul simularii (@lazaroiu) a utilizat pentru simulare modelul atribuit chiar lui Koren pe care l-am comentat mai sus cu cateva postari si care in mod evident este incorect. Sugerez domnului Lazaroiu sa repete simularea in OrCAD utilizand modelul elaborat de subsemnatul si prezentat aici. Pentru pentoda finala EL34, mai am inca cateva variante de modele cel putin la fel de precise, pe care i le pot oferi spre simulare. Presupun ca OrCAD-ul fiind un program de larga aplicabilitate, nu se vor intampina problemele din MultiSim - program conceput de National Instruments si specializat in primul rand pe tehnologia tranzistoarelor si a circuitelor integrate de ultima generatie.

[Vizitator]

Postarea de mai sus a fost putin confuza. Este vorba de rezultate in curent alternativ si de o virgula pusa gresit - adica 144,3 mA si nu 14,43 mA. Ca sa eliminam confuzia, in imaginea atasata, este reprezentat grafic punctul static de functionare utilizat in schema in cauza, dar obtinut cu modelul elaborat de mine. Valoarea de obtinut pentru curentul anodic, este de 16 mA - destul de departe de 36 mA. In figura, tensiunile sunt exprimate in V, iar curentii in A.

[Vizitator]

Deoarece acest topic a fost initiat pentru a da o sansa celor care vor sa invete sa utilizeze proiectarea asistata (simularea) pentru a-si proiecta propriile montaje cu tuburi, atasez aici un fisier care poate fi rulat cu programul SMathStudio 0.93 Portable, care poate fi descarcat la liber de aici: http://smath.info/?file=739942 Cei care vor o varianta mai recenta a programului, o pot descarca de aici: http://en.smath.info/forum/default.aspx?g=posts&t=1778 Fisierul este intocmit pentru a genera PSF-uri (puncte statice de functionare) pentru pentoda finala EL34. In prima imagine, s-a reprezentat un punct static pe caracteristicile anodice de catalog, in scopul de a putea fi eventual rescalate intr-un program grafic adecvat si comparate cu cele originale. In imaginea a doua, s-a reprezentat punctul static reprezentat si in postarea precedenta folosindu-se un alt program. Deoarece programul in care s-a lucrat cere cunostinte temeinice de matematica, recomand celor care nu le au sa stocheze fisierul Smath undeva (in computer) unde sa nu poata fi accesat si modificat din greseala. Pentru lucrul curent cu acest fisier se va folosi cate o copie pentru fiecare aplicatie. Programul original, intitulat de mine Generator PSF_EL34_0, poate fi stocat si in acelasi folder cu aplicatiile, daca se va restrictiona posibilitatea de modificare a lui din wizard-ul "Proprietati" al fisierului.

 

Daca voi primi indicii ca acest gen de fisiere este de interes pentru utilizatori, atunci voi realiza astfel de fisiere pentru fiecare dintre modelele tuburilor electronice pe care le vom utiliza pe parcurs.

Generator PSF_EL34_0.zip

[Vizitator]

Cum se utilizeaza generatorul "PSF_EL34_0"?!

I - Setarea relatiilor din casetele colorate:

1 - Casetele de culoare portocalie, sunt coeficientii caracteristici modelului tubului si nu se modifica niciodata;

2 - Casetele de culoare verde, sunt caselele de intrare pentru parametrii care intereseaza ai tubului. In ordine avem: Ug - tensiunea de negativare a grilei in volti - in general negativa, in afara cazului Ug=0; Ra - rezistenta din anodul tubului in ohm; Ua - Tensiunea pe anodul tubului in volti; Re - rezistenta din circuitul grilei ecran in ohm; Ue - tensiunea pe grila ecran in volti. Datele de intrare pentru acesti parametri se introduc in mod direct prin modificarea valorii si a semnului acesteia din partea dreapta a semnului ":=";

3 - Casetele de culoare albastru deschis sunt raspunsurile pe care in general le doreste un hobby-ist in scopul calcularii parametrilor montajului - in general amplificatoare. Ele nu se pot modifica (incercarea de modificare va sterge in general continutul casetei) si reprezinta in ordine: Ia - curentul anodic in amperi; Ie - curentul grilei ecran in amperi; Ri - rezistenta interna a tubului in aplicatia respectiva in ohm; S - panta caracteristicii anodice a tubului in amperi/volt; Ea - tensiunea de alimentare necesara pentru circuitul anodic in volti; Ee - tensiunea de alimentare necesara a circuitului grilei ecran in volti.

II - Setarea relatiilor de la subsolul graficului:

1 - Primele 6 relatii reprezentand functia ip(Ug,Ue,x) care genereaza caracteristicile anodice corespunzatoare in acest caz negativarilor de 0, -5, -10, -15, -20 si -25 volti, sunt setabile prin alegerea valorii treptei de negativare - aici din 5 in 5 volti. Se poate de exemplu lua trapta de negativare din 4 in 4 V si atunci vom avea sirul 0, -4, -8, -12, -16 si -20 V. Sau se pot lua valori fara un pas (treapta) prestabilit spre exemplu 0, -2, -6, -11, -18 si -22 V. Aceste valori sunt setabile direct, prin modificarea dorita a primei valori din paranteza functiei ip(Ug,Ue,x). Valoarea tensiunii grilei ecran, este setabila in mod automat prin setarea valorii corespunzatoare variabilei Ue din grupul de casete verzi. Tensiunea anodica, parcurge in mod automat valorile axei Ox;

2 - Functia i(x) - a saptea relatie de la subsolul graficului - este ne-setabila si reprezinta dreapta de sarcina a tubului (cu albastru in grafic) corespunzatoare rezistentei anodice Ra, aleasa de operator. Variabila x, ia in mod automat valori din intervalul de tensiuni anodice, la fel ca si in cazul functiei ip(Ug,Ue,x);

3 - Pe pozitia a 8-a, este de asemenea o functie ip(Ug,Ue,x) dar care este nesetabila, ea reprezentand caracteristica curenta pe care s-a ales punctul de functionare. Setarea ei se face in mod automat, prin setarea parametrilor Ug si Ue din grupul casetelor verzi in modul aratat mai sus;

4 - Functia ida(x) de pe pozitia a 9-a, genereaza hiperbola disipatiei maxime (de 25 W in acest caz) pe anod. Puterea maxima disipata pe anod, ca parametru, figureaza izolat in stanga grupului casetelor verzi si in general nu este setabila, ea fiind o constanta a tubului. Operatorul, va incerca sa obtina PSF-uri situate sub aceasta curba (cu verde-mustar in grafic) care se diferentiaza de caracteristicile anodice, fiind singura curba monoton descrescatoare din grafic.

 

Studiind specificatiile si exemplele din meniul Ajutor (pentru cei care descarca programul in limba romana) operatorul avizat va gasi si multe posibilitati de modificare a calculului, care se afla efectiv ascuns intr-o arie desemnata prin acea linie specifica cu semnul plus incadrat in stanga. Aria se deschide prin click pe acel semn plus. Apdatarea calculului de catre cei avizati, poate merge dupa caz, pana la calculul integral (determinarea tuturor parametrilor care intereseaza) pentru un etaj de amplificare avand tubul respectiv in componenta.

[Vizitator]

Nu intamplator am definit modelele tuburilor EABC80, ECC83 si EL34. Am intentionat sa scot din anonimat un amplificator audio, mai putin experimentat de hobby-isti. Schema apare in Cartea Radioamatorului de Gh. Stanciulescu, la pagina 356. Schema are cateva neclaritati, ca sa nu le numesc erori de editare si de aceea am reeditat-o in imaginea din primul atasament. In locul tubului EBC41, care nu contine o dioda intrinseca cu catod separat, propun pentru primul etaj tubul EABC80, foarte raspandit printre hobby-isti. Dioda cu catod separat, este necesara pentru a inlocui dioda semiconductoare care apare in schema originala. Pentru simulare, schema s-a simplificat putin prin eliminarea potentiometrului pentru reglajul nivelului semnalului, precum si cele destinate reglajelor nivelelor frecventelor joase si inalte, impreuna cu toate piesele adiacente acestor reglaje. Schema pentru simulare, impreuna cu simularea regimului de c.c. este reprezentata in imaginea a 2-a. In imaginea a 3-a sau atasat parametrii dinamici obtinuti de schema pentru un semnal la intrare de 1 mV efectiv. Se poate constata ca banda de frecventa, pentru o amplificare de ±3 dB se situeaza intre 25 Hz si 27 kHz, iar totalul distorsiunilor armonice este de aproximativ 1,5 %.

[Vizitator]

Pentru ca nu am ce sa citez din acest topic, am sa citez dintr-un alt topic, unde se pretinde ca se simuleaza in draci:

 

Cred ca ar trebui sa va rugati de altcineva pentru simulari .

 

Repet ceea ce am mai spus. Acel topic pe care ti-ai exprimat ingrijorarea ca nu mai are cine simula desi se autointituleaza emfatic "SIMULARI SCHEME CU TUBURI ELECTRONICE" nu este de fapt un topic unde se poate invata ceva despre simularea propriu-zisa, ci unul in care se face conversatie pe orice tema, iar din cand in cand un singur om, mai adauga rezultatele vre-unei simulari. Vrand ne-vrand, ceilalti, trebuie sa o ia de buna. Se pare insa, ca nici nu exista prea multi doritori de a invata cate ceva despre simulari, altminteri nu ar fi trecut aproape un an fara nici macar o replica pe acest topic. Personal nu pot sa spun nici ca ma bucur, dar nici ca imi pare rau. Cei care apreciaza o mana de ajutor in domeniu, vor veni mai devreme sau mai tarziu aici, sau pe un alt topic de pe aceasta sectiune. La sectiunea Vintage, s-a demonstrat de mult ca nu exista dorinta dezbaterii acestui subiect.

[cristian1961]

Eu acum am vazut acest topic . nu stiu ce se intimpla dar daca dau click pe linkuri catre topicuri mai vechi enumerate de Dv. ma arunca la inceputul forumului si nici decum la subiect . la fel cu linkurile catre articolele dv.

in legatura cu simularile sunt doua probleme care le vad complicate , modelul tuburilor si al trafului de iesire. la tuburi se poate rezolva mai usor zic eu ,un model polinomial cu destui coeficienti poate aproxima suficient de bine curbele reale . dar cu traful de iesire e foarte dificil, greu de modelat materialul magnetic si componentele inductiv/capacitive. Eu nu am gasit teorie suficienta in acest sens mai ales la trafurile astea cu multe infasurari inseriate ,unele si cu schimbare de sens, desi m-am zbatut destul de mult. aceste componente inductiv/capacitive introduc distorsiuni suplimentare. am citit un articol dintr-o revista din 57 postat pe un site rusesc. Un lucru e cert in realitate lucrurile vor fi si mai rele decit in simulare. Teoria trafurilor astea chiar ma intereseaza, e cel mai greu lucru de facut. Eu chiar am expermentat un mic traf cu cuplaj foarte strins Prim/Sec penttru 100-400Khz. posibil sa se poata aplica ideea si la audio.

Cit priveste randamentul supraunitar este meteahna veche.

[Vizitator]

...Eu chiar am expermentat un mic traf cu cuplaj foarte strins Prim/Sec penttru 100-400Khz. posibil sa se poata aplica ideea si la audio...

Daca te referi la un experiment de simulare a unui asemenea transformator, atunci cred ca tema ar trebui dezvoltata aici. Daca insa este vorba doar de chestiuni generale de teoria sau practica circuitelor de acest gen, atunci probabil ca un subiect pe aceasta tema s-ar putea deschide pe o sectiune aplicabila a forumului.

 

PS (offtopic) in ceea ce priveste linkurile fara obiect nu este vina mea ci probabil ca ele s-au pierdut atunci cand forumul s-a mutat in noul format. Linkul de la semnatura mea, era catre un topic unde fiind moderator la acea data, puteam face anumite modificari sau adaugiri. Intre timp acea sectiune cu Articole Tehnice s-a desfiintat si subiectele s-au mutat in cadrul altor sectiuni, unde eu nu mai am acces la modificari si/sau adaugiri. Am sa incerc sa gasesc o altfel de solutie atunci cand voi dispune de timp in acest sens. Daca vrei sa accesezi articolele subsemnatului, poti face o cautare pe google folosind drept cheie "ola_nicolas articole" sau variante asemanatoare. Se poate adauga si cuvantul generic transformator la cautare, deoarece cam toate articolele de pana acum se refera la teme de acest gen. Imi pare rau, dar in spatiul de semnatura nu am suficient spatiu sa consemnez toate titlurile articolelor publicate pana acum.